Tehnoguru

Kada se sagleda situacija na tržištu grafičkih kartica najviše klase u prethodnoj godini, lako se da primetiti da je AMD, i pored nešto slabijih performansi, bio dominantan – Cypress se pojavio šest meseci pre konkurentskog GF100, i bio mu veoma blizak po performansama, uz daleko nižu potrošnju, buku i zagrevanje. Naslednika smo veoma dugo čekali... to nije bio Barts koji je preuzeo odrednicu da spada u 6800 seriji, iako je nešto sporiji od Cypressa XT u 5800 seriji. Nakon 14 meseci, pred nama je Cayman, pripadnik Northern Islands familije grafičkih procesora koji nasleđuju Evergreen.

Oko druge generacije DirectX 11 kompatibilnih čipova kompanije AMD od početka je bilo veoma mnogo kontraverzi i nejasnoća. Najviše njih proisteklo je iz činjenice da je tajvanska kompanija TSMC, glavni (neposredni) proizvođač čipova iz razloga što jedini poseduju dovoljne kapacitete, u međuvremenu otkazala 32nm proces, koji je trebalo da nasledi aktuelni 40nm, što je poremetilo inicijalne planove obe kompanije u dizajnu naslednika Cypressa i GF100. U tom svetlu, budući da će 28nm zaživeti tek sredinom naredne godine, kompletnu Southern Islands seriju grafičkih procesora moguće je posmatrati i kao prinudno, kompromisno rešenje.

Sa druge strane, očekivanja korisnika širom sveta bila su veoma velika, budući da je Cypress postavio granicu veoma visoko, dok se za Barts, čip koji se ugrađuje u karte iz Radeon HD6800 serije, slobodno možemo reći, vrhunsko inženjersko dostignuće. Performanse koje Radeon HD6870 postiže, uz čip površine samo 255mm², praktično po svim pitanjima pariraju znatno većim čipovima, i direktnim konkurentima, Cypress i GF104.

Treći, veoma važan faktor u celoj priči, jeste i činjenica kakav je bio inicijalni Fermi, odnosno karte iz GTX470 i GTX480 serije. Naime, i pored znatno većih dimenzija, potrošnje, buke i zagrevanja na strani kompanije NVIDIA, Cypress je bio više nego konkurentan, a o karti iz dva čipa Radeonu HD5970, kodnog imena Hemlock, ne treba ni trošiti reči... i danas je u pitanju najbrži grafički akcelerator današnjice. Ipak, sve one tehničke karakteristike, problemi u proizvodnji i kašnjenje na tržište, značili su da NVIDIA bez prelaska na napredniji proizvodni proces ne može uraditi čudo. Tvikovanje u vidu GF110 je sjajno odrađeno, performanse su podignute za 20-ak procenata, a potrošnja zadržana na identičnom nivou, dok je buka koju karte proizvode, ugradnjom sistema za hlađenje zasnovanog na vaporacionoj komori, daleko smanjena. Ipak, to je maksimum koji je NVIDIA mogla očekivati (možda su ih čak malo i prebacili), pa je AMD imao malo prostora za eksperimentisanje kada je arhitektura u pitanju... i sasvim su ga iskoristili, implementacijom mnogih stvari koje će svoj pravi značaj steći u nekoj od narednih generacija kartica, ili druge generacije Fusion procesora, koji će se pojaviti tokom 2012. godine.

4-way (VLIW4) pristup

Jedna od najvažnijih stvari vezanih za arhitekturu grafičkih čipova AMD-a je 5-Way konstrukcija Stream procesora. Dok su šejderi u čipovima kompanije NVIDIA po svojoj prirodi prilično jednostavni, ali za uzvrat rade na veoma visokim frekvencijama, AMD se odlučio za mnogo komplikovaniju arhitekturu. 4 od ovih pet u grupi su jednostavni (SIMD), dok je peti kompleksan (T Unit, trancedental unit), pa je optimizacija drajvera bila veoma komplikovana – usudili bi se čak reći prava noćna mora za Catalyst tim koji već dugi niz godina predvodi Terry Makedon, budući da je iskorišćenje retko kada bilo veće od 60-80%, odnosno makar jedna izvršna jedinica najčešće nije ni bila zauzeta. Sa Caymanom AMD pokušava da promeni stvari, ali na interesantan način... umesto startegije koju primenjuje konkurencija, odlučili su se da 5-way (VLIW5) zamene sa 4-way (VLIW4) pristupom, odnosno sada ce svaku grupu činiti 4 izvršne jedinice istovetnih mogućnosti. Prema navodima AMD-a, ovakva organizacija čipa trebalo bi donese uštede na prostoru, uz očuvanje sličnog nivoa performansi... a manja površina direktno donosi više prostora za smeštanje dodatnih izvršnih jedinica, što će doneti i bolje performanse. Konkretna brojka kaže da se samo ovakvim redizajnom može očekivati porast perf/mm² odnosa za 10%.

Arhitektura čipa

Iako je ovo svakako najznačajnija promena, nikako nije ni jedina kada je arhitektura čipa Cayman u pitanju. Po prvi put primenjena je strategija koju u AMD-u nazivaju Dual Graphics Engines. U praksi, prema blok dijagramu čip je interno podeljen u dva dela, skoro kao CPU. Ovakav pristup verovatno predstavlja prelazno rešenje, koje će u budućnosti omogućiti proizvodnju pravih multijezgarnih grafičkih čipova, gde će performanse verovatno odlučivati samo njihov broj – što ih je više, to bolje. Ovo bi se moglo posmatrati i kao svojevrsna evolucija sweet spot strategije koju AMD primenjuje, budući da će, ako ne grešimo, biti razvijana samo osnovna arhitektura, a u zavisnosti od klase jednostavno će biti dodavan veći broj jedinica, kao što danas imamo (za sada) šestojezgarne procesore.

Mnogo posla urađeno je na Render Back Unit delu čipa (popularno ROP), čiji broj nije uvećan u odnosu na Cypress, ali je njihova arhitektura potpuno redizajnirana. Zahvaljujući tome, u odnosu na Cypress, performanse su uvećane za skoro dva puta kada su 16-bit integer operacije u pitanju, a za 2-4 puta kada čip izvršava 32-bitne operacije sa pokretnim zarezom. U prevodu, ovakve izmene doprinose znatno boljim performansama u AA režimima rada, što se itekako da osetiti i izmeriti.

Još jedan od (naj)važnijih ciljeva kompanije AMD tokom projektovanja ovog čipa bilo je i unapređenje teselacione moći, u čemu je Fermi arhitektura bila prilično dominantna. Prema navodima, u testovima koji koriste mnogo teselacije, karte zasnovane na Caymanu će postizati i do dva puta bolje performane u odnosu na one zasnovane na Cypressu.

Još jedna od stvari zbog kojih je Cypress, i pored znatno boljih karakteristika u odnosu na prethodnika, nije uspeo da na tržištu profesionalnih grafičkih akceleratora ugrozi Quadro seriju, jeste nedostatak određenih GPGPU mogućnosti. Zbog toga je na ovom polju u Caymanu odrađeno mnogo šta. Pre svega, primenjen je Asynchronius dispatch, koji omogućava pokretanje različitih kernela istovremeno, uz napomenu da svaki od njih poseduje posebnu listu komandi koje čekaju na izvršavanje, što bi trebalo da smanji eventualno zagušenje protoka podataka kroz čip. Uz to, unapređen je rad sa memorijskim podsistemom, a što je veoma važno, dodatno su podignute performanse u situacijama kada je potrebna velika preciznost izraćunavanja (Double Precision).

Kada su tehničke karakteristike čipa u pitanju, Cayman je čip površine 389mm², sa ukupno 2.64 miliona tranzistora. Naravno, kao što smo i očekivali, zadržana je 256-bitna memorijska magistrala, ali je memorijski kontroler dodatno unapređen, pa Cayman koristi čipove veoma velike brzine, deklarisane na više od 5GHz. U obe karte će biti ugrađeno 2GB radne memorije, i dok će jača izvesno ostati na toj količini, ne isključujemo mogućnost predstavljanja slabijeg modela sa samo 1GB memorije. Takođe, kao što smo takođe i očekivali, inicijalno će biti predstavljene dve kartice iz nove Radeon HD6900 serije, zasnovane na Cayman čipu. Jača verzija, odnosno Radeon HD6970 poseduje ukupno 24 SIMD klastera, odnosno efektivnih 1536 Stream procesora, dok će se slabija, Radeon HD6950, isporučivati sa aktivna 22, odnosno 1408 SP.

Ono što je veoma interesantno je deklarisana potrošnja kada su ove kartice u pitanju... Radeon HD6970 troši zanemarljivo više od Cypressa u XT verziji (190W), dok je potrošnja Radeona HD6950 gotovo neverovatnih 140W pod punim opterećenjem. Ovo u praksi znači da će dva puna čipa, bez sniženja radnih frekvencija, raditi bez ikakvih problema na punoj brzini, i ponovo ispoštovati granicu koju određuje PCIe specifikacija – 300W. Imajući u vidu da je GF110 deklarisan na 244W, iako čak i u igranju može potrošiti više od toga, odnosno i do 270, jasno je koliku prednost ima AMD kada su pitanju „dvoglave“ karte – model sa dva Cayman čipa, kodnog imena Antilles je već najavljen, i biće predstavljen tokom prvog kvartala naredne godine, dok se o dvoglavom Fermiju i dalje špekuliše.

Ipak, ovde se interesantne stvari vezane za potrošnju Caymana ne završavaju – implementirana je tehnologija pod nazivom AMD PowerTune. U sam čip ugrađena je mogućnost aktivnog praćenja potrošnje, i prilagođavanja frekvencije kako se ona ne bi prevazišla. U sekciji Overdrive Catalyst drajvera sada je dostupno novo podešavanje, pod imenom Power Control Settings. U praksi, pomeranjem klizača (za po 20% u plus ili minus), možete promeniti način na koji se GPU ponaša kada radi pod punim opterećenjem, i blizu maksimalno deklarisanog TDP-a. U praksi, kako ne bi došlo do prekoračenja predefinisane potrošnje, kontrola ugrađena u čip će oboriti radnu frekvenciju – pomeranjem klizača „dopuštate“ kartici da iskoristi taj veći prostor i postigne bolje performanse, ili smanjujete potrošnju ukoliko klizač pomerate na drugu stranu, i smanjite maksimalni TDP za 20%, kao i potrošnju. Potencijalne primene su mnogobrojne, za sada pre svega u profesionalnim vodama, ali bi u bliskoj mogućnosti mogli da očekujemo da PowerTune evoluira u nešto slično današnjem Turbo režimu rada procesora.

  Iako smo rekli da su danas predstavljene dve grafičke karte iz Radeon HD6900 serije, do nas je, zahvaljujući lokalnoj kancelariji kompanije AMD, stigla ona slabija – Radeon HD6950. Karta je veoma dugačka, odnosno više od 26cm, a primenjen je identičan sistem hlađenja kao na prethodnoj generaciji, što je sasvim u redu imajući u vidu da je i potrošnja na sličnom nivou. Kada su konektori za povezivanje na zadnjem panelu u pitanju, karta se isporučuje sa dva DisplayPort 1.2 konektora, dva DVI priključka, kao i jednim HDMI 1.4a. Na istom mestu smešten je i ispust sistema za hlađenje, kojim se topao vazduh izbacuje van kućišta. Kao što smo rekli, Radeon HD6950 je veoma mali potrošač, kojem bi za rad možda verovatno bio dovoljan i jedan 6-pinski PCIe konektor za dodatno napajanje. Ipak, zbog mogućnosti overkloka i AMD PowerTune mogućnosti, kartica poseduje ukupno dva. Kada je Radeon HD6970  u pitanju, on će posedovati jedan 8-pinski i jedan 6-pinski konektor, budući da njegova potrošnja uz PowerTune može dostići i 250W. Kao što smo i očekivali, obe karte poseduju po dva CrossFire konektora, što znači da, za razliku od Radeona HD6870, nisu ograničene na 2-way CrossFire. Ipak, poprilično iznenađenje je postojanje dodatnog prekidača smeštenog iza ovih standardnih konektora... namenjenog izboru jednog od dva BIOS-a. Činjenica da Radeoni HD6900 serije imaju dva BIOS čipa predstavlja nemalo iznenađenje, ali i daje dodatni potencijal – jedan od njih je moguće flešovati, i predstavlja zaštitni mehanizam da ne dođe do uništavanja karte pogrešnim procesom flešovanja, dok je drugi dostupan korisniku za izmene, a one mogu uključivati i specijalno podešene (čitaj – overklokovane  i na drugi način tvikovane BIOS-e).